В книге дается новая трактовка свойств предварительно напряженных конструкций, что позволит учащимся строительных вузов выбирать темы наиболее интересных курсовых и дипломных работ и аспирантам темы диссертаций, а при определении оптимального проектного решения не обременять себя необходимостью сложных и трудоемких расчетов- Кроме того, книга открывает для проектировщиков новые возможности более широкого использования существующих нормативных и инструктивных документов с тем, чтобы вместо проверочных расчетов наперед назначенных размеров конструкции выбирать размеры сечений конструкций по экономическому принципу сравнением различных вариантов.
В связи с выходом в свет СНиП П-В.1-62 стало возможным с особой полнотой показать большие преимущества принятия в основу проектирования предварительно напряженных конструкций единых формул расчета для сооружений различного назначения, в том числе статически неопределимых. Закономерности, построенные на принципе рассмотрения внутренних усилий предварительного напряжения в качестве внешних сил, охватывают все возможные случаи нагружения и одновременно любые сколь угодно сложные очертания конструкций, вследствие чего эти закономерности легко запоминаются и усваиваются.
Вопросам структуры цемента и твердеющего цементного камня посвящена гл. 3. На основе структурного анализа гидратации цемента и факторов, влияющих на процессы твердения, указаны пути получения расширяющихся цементов, вскрывается природа этих цементов и описывается, как нужно влиять на их структуру для получения наибольшегоэффекта от применения напрягающего цемента. Утверждается, что любой портландцемент может быть превращен посредством соответствующих добавок к нему гипса и глиноземистого цемента в. напрягающий, создающий при твердении давление самонапряжения 50 атм. и более.
Глубокое понимание структурных превращений бетона открывает возможности создания бетонов высокой прочности и новых конструктивных решений сооружений: сборно-монолитных, объемно предварительно напряженных, самонапряженных, водо – и химически устойчивых и др.
В гл. 9 особо выделяются трехосно предварительно напряженные конструкции, обладающие большой прочностью (до 2000 кгсм2) и отличающиеся искусственно сниженной деформативностью. В этой связи возникают широкие перспективы возможности перекрытия зданий больших пролетов и строительства сверх высоких сооружений.
В гл. 10 рассматривается вопрос устойчивости гибких предварительно напряженных элементов при центральном сжатии. Здесь на теоретической и экспериментальной основе выдвигается теория устойчивости криволинейной формы гибких сжатых элементов, доказывается положительная роль продольного предварительно напряженного арми-рования таких элементов и даются рекомендации о новых приемах расчета. Анализ различных экспериментов показывает, что разрушение гибких колонн от внецентренного сжатия имеет иной вид и характер, чем разрушение в результате внезапной потери устойчивости прямолинейной формы колонны.
Поскольку в настоящее время в различных областях строительства в СССР применяют методы расчета, как правило, по предельным состояниям, а в некоторых случаях по разрушающим нагрузкам, в книге наравне с очень подробно освещенным методом расчета по предельным состояниям приводится метод расчета по разрушающим нагрузкам, а также показывается возможность использования в обоих методах однотипных закономерностей.
Большое внимание уделено вопросу определения действительных размеров потерь предварительного напряжения от усадки, ползучести и релаксации бетона от релаксации стали и т. д. Здесь же широко используются результаты новейших исследований советских и зарубежных специалистов и дается анализ производственных и других факторов, влияющих на размеры потерь предварительного напряжения, и, в частности, тепловлажностного режима обработки конструкций при их изготовлении и воздействий при эксплуатации сооружения, которые до сего времени недостаточно учитывались при проектировании предварительно напряженных конструкций.
В книге излагается новый взгляд на потери предварительного напряжения. Вместо принципа неминуемости и больших размеров таких потерь обосновывается возможность кардинального уменьшения потерь и их регулирования различными производственными приемами. Ставится вопрос не только о более точном учете потерь, но и о проектировании размеров будущих потерь.
Развитие науки о воде, ее распределении в цементном камне, силе связи со структурой и условиях для ухода или поглощения воды позволяет гораздо глубже понять и оценить процессы усадки и ползучести бетона при эксплуатации конструкций. Так, новейшие исследования показывают, что имеющиеся химические средства позволяют не только устранять потери, но и получать большое расширение бетона; тем самым открывается путь для применения самонапряженных конструкций.
При написании настоящей книги автор имел в виду отчасти заполнить существующие в этом вопросе пробелы и углубить анализ некоторых кардинальных вопросов предварительного напряжения конструкций для внесения в них ясности, облегчения расчетов, выбора оптимальных решений для обеспечения более экономичного строительства.
В соответствии с применяемыми в СССР методами проектирования конструкций зданий и сооружений из монолитного и сборного предварительно напряженного железобетона расчет конструкций ведется по предельным состояниям с тем, чтобы ни одно из предельных состоянийне могло наступить в конструкции при работе ее под нагрузкой. В то же время при проектировании очень слабо анализируются эксплуата-ционные и доэксплуатационные состояния конструкции, вследствие чего остаются не выясненными некоторые очень важные особенности предварительно напряженного железобетона. Поэтому вопросы деформаций и ряда специфических особенностей предварительно напряженных конструкций при эксплуатационных нагрузках рассматриваются в книге с достаточной полнотой.
Особое внимание уделено методу подбора сечений с наивыгоднейшими размерами и армирования предварительно напряженных конструкций. В главах 5, 6, 7, 8 излагаются некоторые важные элементы теории расчета, приведено обоснование расчетных формул и даны наглядные примеры по рекомендуемому методу прямого подбора вариантов параметров предварительного напряжения конструкции для выбора оптимальных размеров сечения и армирования, а также устанавливается экономический эффект, который дает найденное решение.
В гл. 11 описаны методы установления экономической эффективности конструкций, которые используются при экономических сравнениях различных возможных вариантов решений и при выборе сечения конструкции.
Предварительно напряженные железобетонные конструкции за последние годы получили большое развитие в строительстве. Это особенно характерно для стран, создающих строительную индустрию, где машинные методы изготовления строительных изделий вызывают необходимость создавать новые формы железобетонных конструкций, при применении которых в распоряжение проектировщика и строителя поступают ранее неизвестные материалы, в том числе: стали, цементы, заполнители бетонов разных композиций. Сознательное управление особенностями этих новых материалов, основанное на глубоком изучении их свойств и характеристик, умение рационально и правильно расположить их в конструкции, использовать качества этих материалов при современном уровне развития железобетона невозможно без соответствующих знаний физико-химических процессов образования вяжущих, их структурных перестроек в период гидратации, затвердевания, возникновения и исчезновения новых и временных образований, без учета деформаций, сопровождающих эти процессы, а также деформаций, возникающих во время эксплуатации конструкции.
Изменения прочности, проявления кратковременных и длительных деформаций, потери предварительного напряжения и другие явления, свойственные предварительно напряженному железобетону, могут существенно влиять на качество и долговечность предварительно напряженных конструкций.
В опубликованных за последние пять лет в Советском Союзе и за рубежом капитальных трудах и в периодических изданиях рассматриваются разнообразные особенности предварительно напряженных конструкций и вопросы применения этих конструкций в строительстве.
Однако бурное развитие техники предварительно напряженного армирования заставляет специалистов ставить новые вопросы, ответы на которые не всегда можно найти в литературе.